Graduação Tecnológica em Redes de Computadores. Infraestrutura de Redes de Computadores

Transcrição

1 Graduação Tecnológica em Redes de Computadores Infraestrutura de Redes de Computadores Euber Chaia Cotta e Silva euberchaia@yahoo.com.br

2 Graduação Tecnológica em Redes de Computadores Meios de Transmissão Euber Chaia Cotta e Silva euberchaia@yahoo.com.br

3 Ementa: Meios físicos metálicos, cabos e acessórios, faixa de passagem, largura de banda e banda passante, teorema de nyquist e lei de shannon, transmissão em banda larga e banda base, multiplexação TDM, CDM e FDM, categorias de cabos e suas aplicações. Meios físicos ópticos, cabos e acessórios, implantação de enlaces ópticos, enlaces ópticos de alto desempenho. Metroethernet. Introdução aos equipamentos e acessórios de rede de computadores. Elementos de redes de computadores conforme normas americanas EIA/TIA. Considerações sobre instalações de redes de computadores, conforme normas brasileiras ABNT NBR e 2013.

4 Infraestrutura de Redes de Computadores Bibliografia: LOUREIRO, César A. H.; SCHMITT, Marcelo A. R.; PERES, André; OLIVEIRA, Alex M. Redes de Computadores III: Níveis de Enlace e Físico. Editora: Bookman, MARIN, Paulo Sérgio. Cabeamento Estruturado Desvendando cada passo: Do projeto à instalação. 5ª. Edição. Editora: Érica, MARIN, Paulo Sérgio. Data Centers - Desvendando Cada Passo - Conceitos, Projeto, Infraestrutura Física e Eficiência Energética. Editora: Érica, OLIVIERO, Andrew; WOODWARD, Bill. Cabling: The Complete Guide to Copper and Fiber-Optic Networking. 5ª. Edição. Editora: Sybex, 2014.

5 Certificações Cabeamento Estruturado

6 Site da disciplina

7 Meios de transmissão

8 Meios de TX guiados Cabo par trançado Isolante Cabos U/UTP e F/UTP Condutores

9 Par Trançado ANSI/TIA ISO/IEC L. de banda Tx. trans. Const.Típica Aplicação Cat. 1 Classe A 100 Kz < 100 kbps U/UTP Telefone. Cat. 2 Classe B 1 MHz 2 Mbps U/UTP Linhas T-1. Cat. 3 Classe C 16 MHz 10 Mbps U/UTP 10Base-T e 100Base-T4. Hoje tel. Cat MHz 20 Mbps U/UTP Token Ring e 100Base-T. Cat MHz 100 Mbps U/UTP 100Base-TX e 1000Base-T. Cat. 5e Classe D 100 MHz 1000 Mbps U/UTP, F/UTP 100Base-TX e 1000Base-T. Cat. 6 Classe E 250MHz 1000 Mbps* U/UTP, F/UTP 1GBASE-TX e 10GBASE-T. Cat. 6a Classe Ea 500 MHz Mbps U/UTP, F/UTP 1GBASE-TX e 10GBASE-T. Cat. 7 Classe F 600 MHz Mbps F/FTP, S/FTP (Tel, CFTV e 1 Gbps) / (10 Gbps). Cat. 7a Classe Fa 1000 MHz Mbps** F/FTP, S/FTP (Tel, CATV e 1 Gbps) / (10 Gbps). Cat. 8.1 Classe I MHz Mbps F/UTP Cat. 8.2 Classe II MHz Mbps F/FTP, S/FTP (Tel, CATV e 1 Gbps) / (40 Gbps). * Os cabos Cat. 6 (Classe E) podem ser usados em redes 10G, mas nesse caso o alcance é de apenas 55 metros. ** Os cabos Cat. 7a (Classe Fa) podem ser usados em redes 100G, mas nesse caso o alcance é de apenas 15 metros. Cat. 8.1 (Classe I): Conectividade padrão RJ45; Canal até 30m. Cat. 8.2 (Classe II): Conectividade 3 tipos distintos; Canal pelo menos 30m.

10 Cabos U/UTP Unshielded / Unshielded Twisted Pair: Antigo UTP, sem blindagem externa ou em cada par.

11 Cabos U/UTP de 25 pares Projetados para backbones de voz e dados. Aplicações de distribuição horizontal como alternativa aos cabos U/UTP de 4 pares. Cabo U/UTP e telefônico Grupo Par Branco Azul Encarnado Laranja Verde Preto Marrom Amarelo Violeta Cinza

12 Cabos F/UTP Foiled / Unshielded Twisted Pair: São blindados (fita de Alumínio / Poliéster) e possuem um fio de sustentação. São mais caros porque oferecem boa imunidade a interferências eletromagnéticas.

13 Cabos F/FTP Foiled / Foiled Twisted Pair: São blindados individualmente e coletivamente (fita de Alumínio / Poliéster) e possuem um fio de sustentação. São mais caros porque oferecem alta imunidade a interferências eletromagnéticas.

14 Cabos S/FTP Screened / Foiled Twisted Pair: Os pares são blindados individualmente (fita de Alumínio / Poliéster) e coletivamente (trança de cobre estranhado) e possuem um fio de sustentação.

15 Conectores GG45 RJ45 Fêmea RJ45 Macho ARJ45 Tera

16 Conectores Padrão de conectorização

17 Aplicações Em linhas telefônicas (xdsl) como meios físicos dos canais de voz e de dados. Transmissão de dados em redes locais (LAN). Transmissão de dados em ambientes propícios a interferência eletromagnética: cabos blindados.

18 Desempenho Aumento da atenuação a partir de 100 khz.

19 Fios e Cabos telefônicos Nome Aplicação Pares CTP-APL Externo 10 a 2400 CI Interno 10 a 1200 CCI Interno 01 FEB Externo 01 FEB-M Externo 01 FE-100 Externo 01 FI 2X22 Interno 01 FDG Interno 01 CCI FE CTP-APL CI FEB-M FDG

20 Cabo coaxial

21 Parâmetros dos cabos coaxiais São definidos pela disposição geométrica dos condutores e pelas propriedades dos materiais utilizados em sua fabricação, principalmente o dielétrico. Os fabricantes dispõem de tabelas com as características de cada cabo.

22 Categorias: Cabo RG-11 Aplicações de vídeo, CATV, instalações de satélite e sistemas de segurança. Perfeito para cabos condutores que requerem um comprimento muito maior. Impedância 75 Ω Distância máxima 450 à 600 metros Frequência máxima recomendada 3 GHz Diâmetro externo 10,16 mm Características Maior resistência e durabilidade.

23 Categorias: Cabo RG-6 Aplicações de vídeo, CATV, instalações de satélite e sistemas de segurança. Preferido em cenários de alta largura de banda. Impedância 75 Ω Distância máxima 300 à 450 metros Frequência máxima recomendada 1,5 GHz Diâmetro externo 6,9 mm Características Maior flexibildade e bom desempenho na maioria das aplicações

24 Categorias: Cabo RG-59 Aplicações de vídeo, CATV e sistemas de segurança. Impedância 75 Ω Distância máxima 230 à 300 metros Frequência máxima recomendada 1 GHz Diâmetro externo 6,02 mm Características Uso em frequências abaixo de 50 MHz

25 Categorias: Cabo RG-58 Transmissão de dados. Redes 10Base2. Sistemas VHF / UHF. Também usado para redes sem fio (celular e wi-fi por exemplo). Impedância 50 Ω Distância 185 m Diametro externo do cabo 4,95 mm Frequência máxima recomendada 1 GHz

26 Categorias: Cabo RG-213 Transmissão de dados. Redes 10Base5. Sistemas de radiocomunicação, sistemas auxiliares de radiofusão, telefonia rural, informática e instalações militares. Impedância 50 Ω Distância máxima recomendada 500 m Diâmetro externo 10,3 mm Frequência máxima recomendada 4 GHz

27 Tabela comparativa

28 Conectores Coaxial Cabo Conector BNC Terminador para BNC (50ohm)

29 Conectores Coaxial

30 Aplicações Rede telefônica analógica (antigas). Transmissões de TV a cabo. Conectividade com antenas. Redes Locais padrão Ethernet (antigas) que transmitiam 10 Mbps em distâncias de até 185m.

31 Desempenho Largura de banda maior, porém atenua o sinal muito rapidamente. Uso de repetidores

32 Fibra óptica Difração

33 Fibra óptica Fibras utilizam reflexão total para manter o raio luminoso confinado. Um núcleo de vidro ou plástico é encerrado por uma casca menos densa de vidro ou de plástico. A diferença de densidade entre os dois materiais deve ser tal que um feixe de luz movendo-se através do núcleo seja refletido de volta. Chega ser menor do que um fio de cabelo. Entre 17 e 100 m (média de 70 m) Fio de cabelo

34 Fibra óptica Abertura numérica: define a habilidade de captar a luz. Um conjunto de raios luminosos entram na fibra. Cone de aceitação: definido pelo ângulo crítico.

35 Modos de propagação

36 Modos de propagação Multimodo Grande abertura numérica Propagação em várias trajetórias Banda passante relativamente baixa Tipo degrau Tipo gradual

37 Modos de propagação Multimodo índice degrau A densidade do núcleo permanece constante. Na interface entre núcleo e casca a densidade é menor e altera o ângulo do feixe de luz. Largura de banda de 30MHz/km. Elevada atenuação > 5dB/km. Comunicação a curta distância (aviões, navios, iluminação, transmissão de imagens). Fonte Destino Multimodo, índice degrau

38 Modos de propagação Multimodo índice gradual O índice de refração do núcleo varia gradualmente, mais alta no centro diminuindo para a casca. Menor atenuação (1dB/km). Largura de banda de 1GHz/km. Dimensões menores que a degrau. Fonte Destino Multimodo, índice gradual

39 Modos de propagação Monomodo Fabricadas com diâmetros menores, utilizam fontes de luz altamente focadas (com pequeno ângulo de abertura). A luz propaga quase em linha reta. Com núcleo menor o acoplamento do sinal luminoso é mais delicado. É utilizada para transmissões a longa distâncias, como em backbones. Baixa atenuação 0,47dB/km. Destino Fonte Monomodo

40 Conectores

41 Tipos de polimentos Tipos de polimento: Ferrule: Cilindro de metal, plástico ou cerâmica contendo um furo de precisão onde a fibra é inserida. Polimento: acabamento da fibra na extremidade do ferrule. Perda de retorno mínima: Perda de inserção máxima: -55dB -0,25dB -40dB -0,30dB -35dB -0,35dB -25dB -0,50dB -15dB -0,70dB

42 Aplicações Backbones de redes, transferindo a taxas de 1600 Gbps. Algumas redes de TV a cabo (rede híbrida). Redes locais do padrão 100BaseFx, 1000baseLX, 1000baseSX, 1000baseCX e 10GbaseX.

43 Desempenho A atenuação é mais plana que os casos dos cabos par trançado e coaxial.

44 Atenuação em Fibras Determina a distância máxima do enlace entre o transmissor e o receptor (db/km). Absorção intrínseca: o próprio material do qual a fibra é feita absorve um pouco da potência da luz. Absorção extrínseca: contaminação por impurezas no material da fibra no momento de fabricação.

45 Atenuação em Fibras Absorção por defeitos estruturais: imperfeições no material da fibra como falta de moléculas. É a mais significativa. Espalhamento do guia de onda: variações do diâmetro do núcleo e do índice de refração ao longo da fibra. Deformações mecânicas: causada por curvaturas na fibra que fazem com que a luz seja irradiada para a casca. Macrocurvatura: raio de curvatura > diâmetro da fibra Perda de macrocurvatura: r > d depende do comprimento de onda

46 Janelas de transmissão São faixas do espectro de frequência em que a atenuação é mínima e a comunicação dos sistemas ópticos é máxima. Comprimentos de onda mais utilizados: 850, 1310 e 1550 ηm.

47 Vantagens Largura de banda: suportam larguras de banda muito maiores que a maioria das aplicações de hoje necessitam. Atenuação: A distância de transmissão da fibra é muito superior a dos outros meios metálicos. Em alguns casos pode chegar a 120 km. Porém, em laboratório, já há testes com fibras alcançando 12 mil km sem uso de repetidores, apenas com amplificadores comuns. Imunidade a interferência eletromagnética.

48 Vantagens Resistência a corrosão dos materiais: o vidro é um material muito mais resistente do que o cobre. Peso: Fibras são mais leves que os cabos de cobre. Imune às derivações: Não permitem que sinais que viajam no núcleo sejam disponibilizados através de emendas.

49 Desvantagens Instalação/manutenção: há problemas com custo dos componentes de uma rede óptica e da mão-de-obra especializada. Unidirecional: Como a maioria das aplicações são full-duplex, os cabos de fibra necessitam de duas fibras.

50 Cabos ópticos Kevlar Dupont para rigidez mecânica Jaqueta externa Buffer de plástico Núcleo de vidro ou plástico Casca

51 Cabos ópticos Devem ser fortes para evitar o rompimento das fibras pelas tensões de puxamento aplicadas no cabo durante a instalação. Devem fornecer rigidez suficiente para evitar curvaturas excessivas. Tipos: loose, tight, groove, ribbon.

52 Cabos ópticos Tipo loose (solto) Tubo com diâmetro interno muito maior do que o da fibra. O tubo fica preenchido com composto de silicone e petroquímicos que fornece proteção contra impurezas (água por ex.) e lubrificam as fibras.

53 Cabos ópticos Tipo tight (compacto) As fibras ficam submetidas às pressões exercidas no cabo, porém são mais resistentes a esmagamentos. Possui proteção de plástico duro moldada diretamente sobre a fibra revestida. O diâmetro do cabo é da ordem de 0,5 a 1mm. Recomendado para uso interno.

54 Cabos ópticos Tipo Groove As fibras são acomodadas soltas em uma estrutura interna do tipo ESTRELA. Possui um elemento de tração incorporada em seu interior. Uma estrutura deste tipo permite um número muito maior de fibras por cabo.

55 Cabos ópticos Tipo Ribbon Derivada do tipo Groove. Os conjuntos são alojados nas estruturas dos outros cabos. As fibras são agrupadas horizontalmente e envolvidas por uma camada de plástico, tornando-se um conjunto compacto. É utilizada em aplicações com um grande número de fibras ópticas (4.000 fibras).

56 Cabos ópticos Tipo OPGW Utilizado como cabo de guarda em redes de energia. Os fios de aço ou aço-alumínio suportam correntes de curto-circuito. As fibras ópticas internas podem levar sinais de voz, dados, etc.

57 Cabos ópticos Outros tipos de cabo podem ser encontrados em:

58 Código de cores para fibras (padrão brasileiro) Fibra Cor 01 Verde 02 Amarela 03 Branca 04 Azul 05 Vermelha 06 Violeta 07 Marrom 08 Rosa 09 Preta 10 Cinza 11 Laranja 12 Azul Claro

59 Identificação de cabos ópticos Rede externa subterrânea DD Dielétrico para instalação em dutos DE Dielétrico para instalação diretamente enterradas DPE Dielétrico e Protegido para instalações diretamente Enterradas ARD Protegido com Armadura em fita de aço corrugado para instalação em dutos

60 Identificação de cabos ópticos Rede externa subterrânea ARE protegido com Armadura em fita de aço corrugado para instalações diretamente enterradas DRE Dielétrico e proteção contra Roedores para instalações diretamente enterradas DDR Dielétrico e proteção contra roedores para instalação em dutos

61 Identificação de cabos ópticos Rede externa subterrânea Quanto ao tipo de proteção a umidade G: Núcleo geleado S: Núcleo seco, neste caso utilizam materiais hidroexpansíveis Tipos de proteção contra ataque de roedores, formigas e cupins PPU: Camada protetora por elementos Pultrudados PFV: camada protetora formada de fibra de vidro

62 Identificação de cabos ópticos Nomenclatura ABNT Rede aérea Proteção contra roedor (PFV, PPU) CFOA-X-Y-W-Z (K) Número de Fibras Ópticas Tipo do núcleo (G: geleado; S: Seco) Aplicação do cabo DD, DE, DPE, ARD, ARE, DER, DDR Tipo de fibra: MM Multimodo / SM Monomodo / NZD Dispersão não Zero Revestimento da fibra Acrilato Óptica Fibra Cabo

63 Identificação de cabos ópticos Nomenclatura ABNT Rede aérea CFOA-X-ASY-W-Z Número de Fibras Ópticas Tipo do núcleo (G: geleado; S: Seco) Distância entre postes (80, 120, 200m) Auto Sustentado Tipo de fibra: MM Multimodo / SM Monomodo / NZD Dispersão não Zero Revestimento da fibra Acrilato Óptica Fibra Cabo

64 Identificação de cabos ópticos Nomenclatura ABNT Rede interna CFOI-X-Y-Z Número de Fibras Ópticas Núcleo do cabo: MF Monofibra / UB Unidade Básica Tipo de fibra: MM Multimodo / SM Monomodo / NZD Dispersão não Zero Interno Óptica Fibra Cabo COA- X- MF Cordão Óptico Revestimento da Fibra Acrilato Tipo de fibra MM Multimodo / SM Monomodo / NZD Dispersão não Zero Monofibra

65 Emendas de fibras Junções permanentes ou semipermanentes de dois segmentos de fibra. Emendas em sistemas de longa distância e de alta capacidade. Fusão de fibras. Emendas mecânicas.

66 Emendas de fibras Fusão Fornece um alto nível de tensão elétrica controlada com a finalidade de realizar uma solda em dois segmentos de fibra nua.

67 Emendas de fibras Mecânica Permitem juntar duas fibras nuas através de uma estrutura mecânica que retém os dois segmentos de fibra executando sua emenda.

68 Componentes cabos metálicos

69 Ferramentas cabos metálicos Decap. multi vias Decapador Punch-down Decap. coaxial Crimp. coaxial Cable tracer Cable meter Alicate crimpar Spudger Testador de continuidade Punch-down multi vias

70 Componentes ópticos

71 Ferramentas para fibra Clivador Álcool Isopropílico OTDR Máquina de Fusão Roletador Dispenser Lenço de limpeza Decapador VFF

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